| Music-supported training program improves motor skills following stroke |
Schlüsselwörter:
Neurorehabilitation, Schlaganfall, Plastizität, Musikunterstütztes Training, Auditiv-sensomotorische Integration
Neurorehabilitation, Stroke, Plasticity, Music-supported Training, Auditory sensorimotor integration
Sachgruppe der DNBAbstract
Motor impairment represents one of the major sequelae of stroke. Scientifically founded and efficacious therapies of these impairments are scarce. Based on the finding that piano training in novices leads to profound changes in neural activations over three weeks, a training program using musical instruments as training devices was developed. This program was evaluated in 32 stroke patients with moderately impaired motor function and no previous musical experience. Patients participated in an intensive step-by-step training, that began with the paretic extremity, and was followed by training of both extremities. The training was applied in 15 sessions over a periode of three weeks in addition to conventional treatment. Fine as well as gross motor skills were trained by using either a MIDI-piano or electronic drum pads; both instruments emitted musical tones. Thirty stroke patients undergoing exclusively conventional therapies were recruited as a control group. Fifteen additional patients were given conventional therapy supplemented by a training of motor functions according to Constraint-induced Movement Therapy (Taub et al., 1993); training comprised 15 sessions of 30 min duration over three weeks. Behavioral pre- and post-treatment motor functions were monitored using a computerized movement analysis system and an established set of motor tests (e.g. Box and Block Test). To investigate the activity of cortical regions in the control of movement, we studied event-related desynchronization/synchronization and event-related coherences from all 77 patients performing self-paced movements of the right index finger (MIDI-piano) and of the whole arm (drum pads). Patients showed significant improvement after music-supported training in fine as well as gross motor skills with respect to speed, precision and smoothness of movements as shown by 3D movement analysis and motor tests compared to the control group without any additional treatment and, in comparison to the other control group with additional training of motor functions (Taub) in all fine motor dexterities. Furthermore, compared to the control patients, motor control in everyday activities improved significantly. Neurophysiological data showed a significantly larger decrease of EEG signal (power) before movement onset in the music-supported training group in the post training register, which is associated with increased corticospinal excitability, whereas almost no pre-post-training changes were observed in both control groups. The music-supported training group presented a pronounced enhancement of the coherences after training compared to the control groups, especially in the drum condition. Taken together, the present work shows that the therapeutic strategy developed here is an effective approach for motor skill rehabilitation of stroke patients.
Motorische Funktionsbeeinträchtigungen sind die mit Abstand häufigsten Symptome nach einem Schlaganfall und die Ursache für bleibende Schäden bei den Betroffenen. Studien haben gezeigt, dass die traditionellen und bislang verbreiteten Therapieansätze in der Behandlung von Patienten mit motorischen Defiziten nicht greifen oder limitiert sind, vielmehr noch, dass ein schlüssiger Nachweis ihrer Wirksamkeit nicht vorliegt. Ausgehend von neuen wissenschaftlichen Befunden, dass Klavierspiel über drei Wochen bei musikalischen Laien zu einer veränderten neuronalen Aktivität führt, wurde ein Trainingsprogramm entwickelt und evaluiert, das den Einsatz von zwei Musikinstrumenten (MIDI-Klavier, programmierbare „Drum-Pads“) als Eingabemedien vorsieht. Bei 32 Patienten ohne wesentliche musikalische Vorerfahrung wurden beginnend mit der paretischen Extremität hin zum Zusammenspiel von paretischer und gesunder in 15 Einzeltrainings über drei Wochen sowohl fein- als auch grobmotorische Aspekte gefördert. 30 weitere Patienten, die lediglich Standardtherapien erhielten, bildeten die Kontrollgruppe I. Zusätzlich wurden der Gruppe mit musikunterstütztem Training 15 Patienten gegenübergestellt, die in gleichem Maße ein motorisches Training nach dem Taubschen Konzept (Taub et al., 1993) erhielten. Die Prä-/Postdiagnostik der motorischen Funktionen erfolgte mit einer drei-dimensionalen Bewegungsmessung zur Quantifizierung der Präzision der Bewegungen sowie mit ergotherapeutischen Testverfahren (z.B. Box & Block Test). Darüber hinaus wurden im Verlauf des Trainings elektrophysiologische Parameter mittels Elektroenzephalogramm (EEG) erhoben. Hierbei wurden die ereigniskorrelierte Desynchronisation/Synchronisation als Maß für intrakortikale Exzitabilität bei willkürlichen Fingerbewegungen und ballistischen Armbewegungen sowie ereigniskorrelierte Kohärenzen berechnet. Die Patienten mit musikunterstütztem Training schnitten hinsichtlich sämtlicher Parameter (Bewegungsspielraum, Geschwindigkeit und Qualität der Bewegungen jeweils auf fein- und grobmotorischer Ebene) gegenüber der Kontrollgruppe I deutlich besser ab und ebenso deutlich gegenüber der Gruppe mit motorischem Training nach Taub in allen feinmotorischen Fertigkeiten. Die Auswertung der EEG-Daten ergab Hinweise auf eine effiziente Reorganisation in der Gruppe mit musikunterstütztem Training, die sich u.a. in einer stärkeren Desynchronisation und damit erhöhten kortikalen Erregbarkeit bei der Bewegungsvorbereitung vor allem in der Drum-Pad-Bedingung sowie in einer deutlichen Erhöhung der Kohärenzen, was eine stärkere Vernetzung zwischen verschiedenen Hirngebieten einer Hemisphäre und beiden Hemisphären widerspiegelte, zeigte. Das musikunterstützte Training scheint nach den bisherigen Daten eine vielversprechende Alternative zu anderen modernen Rehabilitationsansätzen darzustellen.
| Betreuer | Prof. Dr. Thomas F. Münte |
| Betreuer | Prof. Dr. Eckart Altenmüller |
| Gutachter | Prof. Dr. Thomas F. Münte |
| Gutachter | Prof. Dr. Annette Sterr |
| Upload: | 2007-09-24 |
| URL of Theses: | http://diglib.uni-magdeburg.de/Dissertationen/2007/sabschneider.pdf |